铜线杆的质量影响因素探析

任香山

摘 要：文章对影响铜线杆质量的杂质、氧成分、表面质量等因素进行具体的分析，并对它们影响铜线杆质量的根源进行了详细的讨论，从而提出提高铜杆质量的具体方法和措施，为铜线杆的生产提供了有效的技术支撑，并为铜线杆质量的研究提供了有效的借鉴。

关键词：铜线杆；杂质；表面质量；影响

引言

随着现代化的快速发展，铜线杆作为生产电线电缆、电子线、漆包线的必备材料，需求量也越来越大，质量要求越来越高。在电子电气和通讯行业中，铜线杆是其最重要的基础材料之一，具有良好的导电、导热和加工性能，但在实际生产中，铜线材的生产质量直接受铜线杆的质量影响，铜线杆的质量又受到杂质、表面质量、氧成分、稀土元素的影响，而现代电子通讯业的发展对铜线的要求越来越高，铜线杆的质量成为限制电子通讯行业迅速发展的主要障碍之一，所以文章通过对铜线杆的杂质、氧成分、表面质量等方面对铜线杆的质量影响因素进行了具体的探讨，并提出了相应的改进方法，以期为铜线杆的实际生产提供有效的技术指导。

1 铜线杆的质量影响因素探讨

铜线杆的质量影响因素有很多，但对铜线质量影响较大的主要有三个，分别是杂质元素、表面质量和稀土元素，下面分别对这三种因素对铜线杆的质量影响进行具体的分析。

1.1 杂质因素对铜线杆的质量影响探析

在正常情况下，铜线杆中含有一定量的微量元素是正常的，但铜线杆中的某些杂质元素会改变铜线杆的组织，从而影响铜线杆的性能，最终妨碍铜线杆的正常使用。根据实际生产经验可知：影响铜线杆的杂质元素一般可以分为三类：固溶于铜的杂质元素、很少固溶于铜的杂质元素和几乎不溶于铜的杂质元素，下面将这三类元素对铜线杆的质量影响进行具体的分析和探讨。

固溶于铜的杂质元素主要有铝、铁、锌、银、磷等，这些杂质元素在一定范围内对铜线杆的质量几乎没有影响，然而一旦超过范围就会大大降低铜线杆的塑性和加工性能，降低铜杆的导电性和导热性，甚至使铜线杆无法使用，如：过量的铝固溶于铜后大大降低铜线杆的电导率、热导率；过量的铁会降低铜线杆的塑性和导电性；过量的磷会导致铜线杆冷脆。

很少固溶于铜的杂质元素有铅、铋、锑、碲和硒等，这些元素会与铜形成低熔点的共晶体或脆性化合物，降低铜线杆的导电性和塑性，是铜线杆在进行热加工时产生破裂，给铜线杆带来巨大的质量问题。铅、铋、锑三种金属元素都是低熔点金属，一旦含量较高就会降低铜线杆的塑性，在热加工时会出现裂纹，尤其在连铸连轧生产时很容易出现裂纹，造成产品不合格，而硒和碲通常是以硒化铜和碲化铜的形式存在，这样的金属化合物脆性很高，当铜线杆中此类化合物含量较高时会大大降低铜线杆的延伸性和焊接性。

几乎不溶于铜的杂质元素通常有氧、硫、氢等，它们会与铜形成高熔点的脆性化合物，降低铜线杆的塑性。如：氧元素与铜生成氧化铜，氧化铜具有硬而脆的特点，使铜线杆冷变形困难，氧含量过高还会与氢元素生产水蒸气，水蒸气不溶于铜，又无法扩散，就会对铜造成极大的压力，破坏内部的铜组织，通常氧的质量分数达到5×10-5时就会出现这种现象，与此同时，氧与其他大部分杂质的反应会达到清洗杂质的作用，所以当铜中的含氧量低于1.0×10-6时，铜中的其它杂质就会增多，综合而言，铜中的氧含量需要控制在一定的范围内，才对铜的质量提高有益；硫与铜生成的硫化铜脆而硬，使铜线杆变得冷脆，严重时会使铜线杆产生裂纹乃至断裂；氢元素能够溶于液态的铜，并且溶解度会随温度的升高而增大，如果在热铸时吸收过多的氢元素，在冷却时会大量析出，在铸坯上形成气泡和微裂纹，同时还会与氧气结合形成水蒸气，发生氢脆现象，影响铜线杆的质量。

1.2 铜线桿的表面质量对铜线杆的质量影响探析

在常温条件下，铜线杆表面有一层在加工过程中残留的氧化膜，这层残留氧化膜通常是在铜线进行热杆轧制时形成的，它们对铜线杆的再次加工相当有害，如：在拉丝过程中引发许多缺陷、使拉丝膜过度磨损、可焊性差以及搪瓷膜与裸导体之间的附着力变弱。在现代生产中，可以通过在铜液中通电来分析检测残留表面氧化膜的厚度。铜线杆的大多数缺陷都来源于连续铸造和轧制工序，这些缺陷包括残渣、热裂、裂块、铜氧化杂物以及铜杆表面氧化颗粒等。下面对这些缺陷进行具体分析：

热裂通常是在结晶过程中产生的，在加热时沿晶界裂开，裂纹呈现曲折、不规则的形状，多分布在铸锭最后凝结的区域，影响铜线杆热裂纹的因素包括金属自身的热脆性、收缩率、抗拉强度、延伸率以及杂质含量和分布，铸造工艺、设备、工具以及冷却强度大小。

铜线杆中的残渣会大大降低铜基体的连续性和塑性，在实际生产中残渣大多来自易氧化生渣元素的氧化或者生产中的润滑油、涂料过多，铸造工艺不完善等因素。

在以铜线杆为原料生产铜丝的过程中，大多数的金属间化合夹杂物是铜线杆在拉丝过程中裂纹发生区域。相对而言，拉丝的最大缺陷是拉模划伤、机械损伤、弧口凿以及裂片等，而且大多数的表面损伤是由拉丝机内移动线未对准或者炉内铜精炼的压制力过大造成的。

1.3 在铜线杆中加入稀土元素对铜线杆的质量影响探析

在最近几年的人工实验中发现：在熔融铜中加入适量的稀土元素，可以有效的改善铜线杆的性能。目前发现稀土元素的作用主要表现在两个方面：（1）对铜进行净化的作用。在铜线杆中含有的硫和过量的氧是主要的有害物质之一，硫元素与铜反应生成的硫化铜降低铜线杆的塑性，氧和铜反应生产的氧化铜降低了铜线杆的韧性，使铜线杆进行热加工非常困难，而稀土元素与氧和硫结合的能力高于铜，所以在铜液加入稀土元素可以生产稀土氧化物和稀土硫化物，这些固体废弃物部分形成渣与铜液分离，另一部分形成晶界网格在熔体中弥漫分布，达到有效净化铜液的作用；（2）改变铜的性质以及对铜进行微合金化。稀土元素在铜中的主要作用之一是消除铜中的柱状晶区，细化晶粒，即稀土元素与其它元素反应生产高熔点的化合物，这些化合物在铜中的悬浮和弥散分布大大提高了铜的塑性和强度，同时大大减少了铜线杆的表面裂纹及其他缺陷，如：富铈稀土可以提高铜线杆的延伸率、扭转性能以及导电率等。然而，稀土元素也不能过量加入，否则对氧亲和力较强的稀土元素会使其它的金属氧化物脱氧，导致铜线杆的杂质增加，降低铜线杆的性能，所以必须将稀土元素的量控制在合理范围内。

就目前而言，加入稀土元素改善铜线杆的性能还处于摸索阶段，不同成分的稀土对铜线杆的影响也各不相同，但稀土元素加入铜中进行晶粒细化和性能改善具有较好的市场前景，可以进行大力推广和研究。

综合而言，铜线杆的质量影响因素还有很多，无法在这里进行一一描述。除此之外，随着高新技术、在线监测方法、设备的精度和质量的完善，铜线杆的质量也日趋提高，越来越适应现代社会对铜线杆的高品质需求。

2 结束语

文章通过具体的生产实践和理论研究，对铜线杆质量影响较大的杂质、氧元素以及稀土元素等因素进行了具体的分析和阐述，并对这些因素对铜线杆质量影响的根据进行了论述，同时提出了相应的铜线杆质量提高方法，为铜线杆质量的提高提供了有效的技术支撑，同时也为铜线杆的推广应用提供了有力的支持。

参考文献

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